産総研

　NEDOはこのほど、事業成果を集約し、各装置がもつ加工品質の計測・評価技術やデータベースといった共通基盤技術を組み合わせることで、レーザー加工の課題解決に寄与する「柏Ⅱプラットフォーム」を構築した。

　NEDOが実施中のプログラム「高輝度・高効率次世代レーザー技術開発」（2016~2020年度）では、東京大学、産総研、三菱電機、スペクトロニクス、大阪大学、浜松ホトニクス、パナソニック、パナソニック スマートファクトリーソリューションズ、金門光波、千葉工業大学、レーザー技術総合研究所、ギガフォトン、島津製作所などが参画し、様々な特徴をもつ、最先端のレーザー光源・加工機を開発してきた。

　特に、難加工材の高品位加工を目指した今までにない短波長の高輝度レーザー加工機や、広範囲の焼き入れ加工などを可能とする高出力半導体レーザー、銅のマイクロ溶接などで期待される高出力高輝度青色半導体レーザー、加工や計測用途に期待される短波長ファイバーレーザーは、同プロジェクトで新たに開発した技術として早期実用化を進めるとともに、今回構築した加工プラットフォームで幅広くユーザーを掘り起こしていく。

　NEDOと13法人は今後、レーザー加工に関する産学官協創のために東京大学が設立した「TACMIコンソーシアム」と連携し、様々な材質、用途での加工事例を蓄積していくことで、同プラットフォームの機能向上に取り組む。これにより各種装置の特性とユーザーニーズの効率的なマッチングや装置横断的な加工データ取得を実現し、効率的かつ迅速な最適加工条件の探索が可能なものづくりの実現を目指すとともに、日本の競争力強化に貢献していく。

　旭化成ファーマ、NEDO、産総研は25日、植物や微生物の細胞を用いて高機能品を生産するスマートセル技術を活用し、体外診断用医薬品の原料となる酵素「コレステロールエステラーゼ」の 生産効率向上に成功したと発表した。

　今回構築したスマートセル は、従来の微生物（野生株）と比べ30倍以上の生産能力を持つ。これにより、生産工程における電力消費量も低減できるため、CO2排出量を年間約23t削減（従来比約9.6％削減）する効果も期待できる。

　病院での診察や健康診断では、多くの体外診断用医薬品が使用されている。その1つである生化学検査試薬は大半が 酵素を主な原料としており、酵素の働きを用いて体内の物質の濃度を測定する。

　血中コレステロールを測定するコレステロールエステラーゼは、微生物のバークホルデリア・スタビリスなどから菌体外に分泌・生産されることが知られている。ただ、この野生株における分泌は複雑に制御されていることから、従来法に基づいた大腸菌を宿主とした遺伝子組換え技術による高生産化は困難。

　野生株を育種する古典的な方法での高生産化が試みられてきたが、生産量は野生株の約2.8倍までしか上昇させることができず、国際競争力があり低コストで高い生産効率が見込まれる新たな技術の開発が求められていた。

　こうした中、3者は2016年度から、生物細胞が持つ物質生産能力を人工的に最大限まで引き出し、最適化した細胞（スマートセル）を使って省エネルギー・低コストで高機能品を生産するスマートセルプロジェクトに取り組んできた。

　そして今回、新規構成型プロモーターと宿主バークホルデリア・スタビリスの機能改変を組み合わせることで、コレステロールエステラーゼの生産能力を野生株の30倍以上に引き上げたバークホルデリア・スタビリススマートセルを構築することに成功。これにより年間に使用する培養量と製造回数を削減しても従来と同量のコレステロールエステラーゼ生産が可能となった。

　旭化成ファーマは今後、このスマートセルで生産したコレステロールエステラーゼを早期に事業化し、高機能な化学品や医薬品原料などを生産する「スマートセルインダストリー」の実現を目指す。

　産業技術総合研究所（産総研）はこのほど、ゼロエミッション国際共同研究センターが低温低圧条件でCO2の水素化により高選択でメタノールを合成できる新規の複核錯体触媒を開発したと発表した。イリジウム2個を含むイリジウム触媒は30℃/0.5M㎩の低温低圧でもCO2の水素化反応が進み、選択的にメタノールを合成できた。

　温室効果ガス排出実質ゼロの目標に向け、CO2を有用化学品へ変換するカーボンリサイクル技術の開発が喫緊の課題だ。メタノールは世界で年間約1億t生産される化成品原料・代替燃料で、CO2から変換できる基幹物質でもある。従来の銅系固体触媒が通常必要とする200℃以上の高温状態ではメタノールへの平衡転化率が低く、COやメタンも副生するため、反応の低温化が技術課題であった。

　産総研は低温反応用のイリジウム錯体触媒の開発に取り組み、活性点構造や反応機構の解明を進めてきた。1つのCO2分子に3つの水素分子が段階的に反応し、メタノールと水になる。1つ目の水素が反応してギ酸は生成するが、その後の水素反応が起こらずメタノールは生成しなかった。

　今回連続的な水素化を図り、活性点のイリジウムを2個もつ複核イリジウム触媒を開発した。従来の水相での均一触媒反応では水との競争反応のためメタノール生成はわずかだったが、固体状触媒による気相反応ではメタノール生成量は30倍増加し、メタノールの回収も容易であった。反応時間とともにメタノール生成量は直線的に増加し、メタンやCOは検出されなかった。5回の再利用試験でも触媒の劣化はなく、合計の触媒回数は100回を超えた。2個のイリジウム金属を分子内に適切に配置することが重要で、イリジウム同士が近すぎても遠すぎても触媒活性は低下したことから、複数の活性点による連続的な水素化が示唆された。

　今後は、触媒のさらなる高性能化と低コスト化を目指す。また、メタノールの生産性をより向上させるため、フロープロセスを開発し実用性の高い触媒プロセスの開発を進めていく。

　新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）と産業技術総合研究所（産総研）はこのほど、有機熱電材料で作るモジュールの熱と電気の抵抗を最適化し、自然冷却が可能な有機熱電モジュールを世界で初めて開発した。

　100～120℃の低温熱源に設置するだけで、測定データなどを無線通信するための十分な電力が得られることを実証した。さまざまな場所の未利用の低温熱源から電力を得ることで、IoT社会に欠かせない無線センサーネットワーク機器への実装が期待される。

　さまざまな情報をリアルタイムで相互通信するIoTは加速的に実用化が進むと期待されており、その市場規模は今年8兆円を超えると予測されている。IoTには、無線通信技術が必須だが、電源が有線であっては意味がないため自立型電源の開発も必要となる。

　有機熱電材料は、非常にフレキシブルな熱電材料で、加えて安価な原料と簡易なプロセスで素子が作製できるため、製造コストの低さと製造時の省エネルギー効果からも有望な材料。NEDOは有機熱電変換材料の開発とモジュール化の技術開発事業に注力しており、今回、産総研は電気抵抗と熱抵抗を最適化した構造の有機熱電モジュールを製作した。

　導電性高分子として知られる「PEDOT/PSS」を基本材料にしたモジュールの導電部材（金属）の熱伝導が大きいことがモジュール全体の特性を制限していることに着目。導電部材の電気抵抗と部材間の接触電気抵抗をできるだけ増やさずに熱抵抗を可能な限り高める新たな設計を行った結果、この有機熱電モジュールを100～120℃の低温熱源に設置するだけで、測定データなどの無線通信に十分な電力が得られることをスマートフォン用無線温度・湿度センサーを用いて実証した。自然冷却で無線通信用電源として動作できる有機熱電モジュールは世界初となる。

　今回開発した有機熱電モジュールは、放熱フィンなどを使わない自然冷却でも無線センサー用電源として利用できるため、小型・軽量で製造コストが低い上に、冷却のためのコストとエネルギーが不要。熱さえあればすぐに使えるため実用範囲が大きく広がり、様々な場所の未利用の低温熱源から電力を得られるので、無線センサーネットワーク機器などの電源として搭載することで、IoT機器の実用化が加速的に進むことが期待される。

　今後、NEDOと産総研は、有機熱電材料のさらなる特性向上とモジュール構造の改良を行い、より低温の熱源で使用できる有機熱電モジュールの設計開発を進めていく。